作為大賽週壓軸、安排於賽道時間6月1日15:00[台灣時間21:00]決賽起跑順位安排雖以排位賽成績為準，但除了在排位賽墊底的角田裕毅因大幅更換賽車設定而改從維修區起跑外，Aston Martin車隊也在排位賽結束後宣布Stroll因舊傷復發決定退賽，使決賽將只有19位車手參賽。
在對輪胎要求較高的加泰隆尼亞賽道處於攝氏30度、賽道溫度度的晴朗炎熱環境，且66圈的賽程需進行至少一次進站換胎下，除了角田以外的所有車手都統一使用軟胎應對起跑攻防戰。
起跑燈滅後Piastri穩穩守住領先，Norris遭到Verstappen的壓制落至第三，不久後Hamilton、Leclerc接連超越Russell，讓Russell前進不成反倒落至第六，Hulkenberg則是因避開車流的越線超車而得以與暫居第10的Alonso展開攻防戰。
Verstappen雖試圖在第3圈起跑直線給予Piastri威脅，但Piastri很快的以最快單圈做出回應並穩步拉開差距，同時場中以第八名的Gasly為首形成一條互相牽制的DRS車流。
在Ferrari車隊於第10圈要求Hamilton讓位給速度較快的Leclerc與以Bearman為首的後段車手開啟第一波進站窗口時，穩住陣腳的Norris開始朝輪胎效能衰退速度比McLaren賽車快的Verstappen施壓，而且Verstappen在1圈後的起跑直線並沒有對擁有DRS等等優勢的Norris進行太多抵抗，並在互換排名後立刻進站嘗試發動先進站超車戰術。
領先的麥隊在第22圈才正式行動並讓Norris率先進站，在Verstappen先前持續以最快單圈進攻下，Verstappen以10秒差距成功從Norris要回第二名，並在Piastri於下一圈進站後暫時取得約5秒領先。
運氣不佳的Albon除了在開賽後就遭遇前鼻翼受損而損失不少時間外，之後又在第26圈與Lawson發生衝突，這一次碰撞除了讓Albon的前鼻翼再度受損外，也讓他在完成10秒加罰後飲恨退賽。
Verstappen在第30圈進行第二次換胎時換上已成為場中主流的中性胎，雖然這讓前兩名再度回到麥隊手中，並讓Verstappen有可能得進行第三次進站的風險，但Verstappen仍以場中最快單圈試圖打亂麥隊的戰術規劃。
不久後各隊開始進行第二波進站，這除了使分居前三名的Piastri、Norris與Verstappen已大致掌握位置，也讓從開賽後就毫無保留的Verstappen在第48圈進行第三次進站，逼迫麥隊在接下來的2圈做出接連讓Norris、Piastri完成第二次進站的回應。
但在領先的三位車手持續進行拉鋸戰時，Antonelli於第55圈退賽帶出的安全車為賽場開啟一波額外進站潮，相較於還有一套舊軟胎的麥隊，已經沒有多餘輪胎的Red Bull車隊只能讓Verstappen換上全新的硬胎展開剩下6圈的最後一波衝刺。
重新起跑時Piastri、Norris維持領先，Verstappen很明顯受到亂流與抓地力不足的影響而迅速被Leclerc超越，正當Russell試圖如法炮製時，受到壓迫Verstappen以越線繼續在Russell之前，使血氣方剛的Verstappen於第64圈與Russell發生衝突，並因此在賽後吞下10秒罰單。
Piastri最後以2.471秒擊敗Norris取得本季第5勝捍衛積分榜榜首位置，Leclerc成為頒獎台成員，積分圈成員在Verstappen接受處罰後依序為Russell、Hulkenberg、Hamilton、Hadjar、Gasly、Alonso與Verstappen，其中Hulkenberg的10分進帳不僅為Sauber車隊擺脫墊底，場中最年長且最資深的Alonso也終於取得本季首個積分。
西班牙GP結束後各隊將有一週時間備戰本季第二場美洲大賽：於蒙特婁維倫紐夫賽道舉行的加拿大GP，賽程為70圈的決賽將在台灣時間6月16日02:00舉行。
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